Ремонт и организация обслуживания персонального компьютера

Одним из важных параметров МП является быстродействие определяемое тактовой частотой его работы, которая обычно задается внешними синхросигналами. Для разных МП эта частота имеет пределы 0,4...33 МГц. Выполнение простейших команд (например, сложение двух операндов изрегистров или пересылка операндов в регистрах МП) требует минимально двух периодов тактовых импульсов (для выборки команды и её выполнения). Более сложные команды требуют для выполнения до 10 - 20 периодов тактовых импульсов. Если операнды находятся не в регистрах, а в памяти, дополнительное время расходуется на выборки операндов в регистры и записи результата в память.

9.ЧТО ТАКОЕ РАДИАТОР? И ДЛЯ ЧЕГО ОН?

Система охлаждения компьютера -- набор средств для отвода тепла от нагревающихся в процессе работы компьютерных компонентов.

Тепло в конечном итоге может утилизироваться:

1. В атмосферу (радиаторные системы охлаждения):

1. Пассивное охлаждение (отвод тепла от радиатора осуществляется излучением тепла и естественной конвекцией)

2. Активное охлаждение (отвод тепла от радиатора осуществляется излучением (радиацией) тепла и принудительной конвекцией (обдув вентиляторами))

2. Вместе с теплоносителем (системы жидкостного охлаждения)

3. За счет фазового перехода теплоносителя (системы открытого испарения)

По способу отвода тепла от нагревающихся элементов системы охлаждения делятся на:

1. Системы воздушного (аэрогенного) охлаждения

2. Системы жидкостного охлаждения

3. Фреоновая установка

4. Системы открытого испарения

Принцип работы заключается в непосредственной передаче тепла от нагревающегося компонента на радиатор за счёт теплопроводности материала или с помощью тепловых трубок (или их разновидностей, таких, как термосифон и испарительная камера). Радиатор излучает тепло в окружающее пространство тепловым излучением и передаёт тепло теплопроводностью окружающему воздуху, что вызывает естественную конвекцию окружающего воздуха. Для увеличения излучаемого радиатором тепла применяют чернение поверхности радиатора.

Поверхности нагревающегося компонента и радиатора после шлифовки имеют шероховатость около 10 мкм, а после полировки -- около 5 мкм. Эти шероховатости не позволяют поверхностям плотно соприкасаться, в результате чего образуется тонкий воздушный промежуток с очень низкой теплопроводностью. Для увеличения теплопроводности промежуток заполняют теплопроводными пастами.

Наиболее распространенный тип систем охлаждения в настоящее время. Отличается высокой универсальностью -- радиаторы устанавливаются на большинство компьютерных компонентов с высоким тепловыделением. Эффективность охлаждения зависит от эффективной площади рассеивания тепла радиатора, температуры и скорости проходящего через него воздушного потока. На компоненты с относительно низким тепловыделением (чипсеты, транзисторы цепей питания, модули оперативной памяти), как правило, устанавливаются простейшие пассивные радиаторы. На некоторые компьютерные компоненты, в частности, жёсткие диски, установить радиатор затруднительно, поэтому они охлаждаются за счёт обдува вентилятором. На центральный и графический процессоры устанавливаются преимущественно активные радиаторы (кулеры). Пассивное воздушное охлаждение центрального и графического процессоров требует применения специальных радиаторов с высокой эффективностью отвода тепла при низкой скорости проходящего воздушного потока и применяется для построения бесшумного персонального компьютера.

10. ПЕРЕЧИСЛИТЕ КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМНОЙ ПЛАТЫ

Системная плата (MB) - является важнейшим узлом компьютера (рисунок 6.1). Именно на нее устанавливаются другие компоненты ПК.

Часто системную плату так же называют материнской платой (Mother Board)

Компоненты системной платы

В современную системную плату встроены различные компоненты, такие как гнезда процессоров, разъемы и микросхемы. Самые современные системные платы содержат следующие компоненты:

? гнездо для процессора

? набор микросхем системной логики

? микросхема Super I/O

? базовая система ввода-вывода

? гнезда модулей памяти SIMM/DIMM/RIMM

? разъемы шины

? преобразователь напряжения для центрального процессора

? батарея

Гнездо процессора используется для установки процессора (CPU) на системную плату. Любая системна плата содержит гнездо типа Socket или Slot которое имеет свой номер. По номеру можно точно определить, какие типы процессоров могут быть установлены в данное гнездо. На данный момент можно встретить гнезда следующих типов:

? Socket 7 (Super 7) - Pentium, Pentium MMX, AMD K5, K6, K6-2, K6-3, Cyrix 6x86, 6x86MX, MII;

? Socket 370 - Celeron, Pentium II, Pentium III;

? Slot1 - Celeron, Pentium II, Pentium III

? Slot2 - Pentium II Xeon.

? Socket A - AMD Athlon, Duron

Микросхемы системной логики определяет первичные возможности и спецификации системной платы, включая поддерживаемые в системе типы процессоров, памяти, плат расширения, дисководов и т.д. Данные микросхемы выполняют следующие функции: функции генератора тактовой частоты, контроллера шины, системного таймера, двух контроллеров прерываний, двух контроллеров прямого доступа к памяти.

Сейчас для Pentium III/IVшироко используются наборы микросхем системной логики Intel 815 и Intel 845. Эти наборы микросхем поддерживают частоту системной шины 100 или 133 МГц, шины AGP (66 МГц) и PCI (33 МГц).

В настоящее время наборы микросхем системной логики 815 и 845 используются в высокопроизводительных настольных компьютерах.

Микросхема Super I/O Третья основная микросхема в большинстве системных плат называется Super I/O. Эта микросхема обычно реализует функции устройств, которые прежде размещались на отдельных платах расширения.

Большинство микросхем Super I/O содержит (как минимум) следующие компоненты:

? контроллер гибких дисков

? двойной контроллер последовательного порта

? контроллер параллельного порта

Контроллеры гибких дисков в большинстве микросхем Super I/O обслуживают два дисковода, но некоторые из них могут обслуживать и один. В более старых системах часто требовались отдельные платы для контроллера гибких дисков. Двойной последовательный порт - другое устройство, которое прежде располагалось на одной или нескольких платах. Фактически все микросхемы Super I/O также содержат быстродействующий многорежимный параллельный порт.

Базовая система ввода/вывода (BIOS) или системная BIOS - микросхема, расположенная на системной плате в которой записано программное обеспечение, необходимое для запуска системы и функционирования основного аппаратного обеспечения. В ней также содержатся процедуры самотестирования при включении питания и данные системной конфигурации.

Гнезда модулей памяти (Bank) предназначены для установки модулей оперативной памяти. В зависимости от системной платы на ней могут быть расположены гнезда для модулей памяти SIMM/DIMM/RIMM.

Внутренние интерфейсы системной платы. Разъемы шины. Шина - это общий канал связи, используемый в компьютере. Применяется она для организации взаимодействия между двумя и более компонентами системы. В компьютере реализовано несколько шин:

? Шина процессора. Это высокоскоростная шина является ядром набора микросхем и системной платы. Используется в основном процессором для передачи данных между кэш-памятью или основной памятью и компонентом набора микросхем системной логики. В системах на базе процессоров Pentium III эта шина работает на частоте 100 или 133 МГц и имеет ширину 64 разряда.

? Шина AGP. Ускоренный графический порт. Эта 32-разрядная шина работает на частоте 66 МГц и предназначена для подключения видеоадаптера. Она подключается к компоненту набора микросхем системной логики. Разработана для повышения эффективной работы с видео и графикой.

? Шина PCI. Эта 32-разрядная шина работает на частоте 33 МГц. Используется, начиная с систем на базе процессоров 486. Находится под управлением контроллера PCI. На системной плате устанавливаются разъемы, обычно 4 и более, в которые можно подключать SCSI-, сетевые и видеоадаптеры, а также другое оборудование, поддерживающее этот интерфейс.

? Шина ISA. Эта 16-разрядная шина, работающая на частоте 8 МГц; впервые стала использоваться в системах АТ в 1984 году. Была широко распространена до настоящего времени, но из последней спецификации РС 99 исключена.

? Шина MCA. 32-х разрядная шина, принадлежащая IBM. Использовалась в семействе компьютеров PS/2. Ни один производитель, за исключением IBM никогда не использовал эту шинную разработку.

? Шина VESA. Первая 32-х разрядная шина, использованная в компьютерах 486, которая была достаточно быстрой, чтобы поддерживать графические среды.

Обычно разъемы шин окрашиваются в разные цвета: AGP - в коричневый, PCI - белый ISA - черный.

? IDE (ATA). Интерфейс для подключения накопителей на жестких дисках, а также дополнительных накопителей, работающих со стандартом IDE (например, устройство чтения компакт дисков CD-ROM).

Внешние интерфейсы системной платы. Внешние интерфейсы предназначены для подключения периферийны устройств (принтеров, сканеров и.т.п.), а так же пользовательских компонентов управления (клавиатура, мышь).

? USB. Универсальный последовательный интерфейс. Через один порт USB с помощью концентратора можно подключить до 127 устройств. В настоящее время существует два стандарта USB - USB1.0 с пропускной способностью до 12 Мбит в секунду и новый USB 2.0 с пиковой производительностью 480 Мбит/с. Отличительной особенностью данного интерфейса является то, что дополнительные устройства к нему можно подключать «по горячему» т.е. без выключения компьютера.

? PS/2. Интерфейс, используемый для подключения клавиатуры и мыши. PS/2 используется практически во всех современных персональных компьютерах полностью заменив используемый ранее разъем DIN5.

? СОМ. Последовательный интерфейс для подключения внешних устройств. Ранее применялся для подключения мыши. В настоящее время часто используется для подключения внешнего модема.

? LPT. Параллельный порт, используемый в основном для подключения принтера. Однако современные принтеры и сканеры все чаще и чаще подключаются к USB интерфейсу.

Преобразователь напряжения для центрального процессора. После установки процессора на системную плату необходимо ее сконфигурировать. Сконфигурировать - значит, установить правильные рабочие частоты всех компонентов, рабочие напряжения и другие параметры с помощью переключателей или перемычек (jamper).Все необходимые сведения о параметрах и расположении перемычек находятся в документации к системной плате. В некоторых современных платах конфигурирование выполняется с помощью программы BIOS, а в современных системных платах с гнездами Socket370, Sot1 и Slot2 необходимые параметры настраиваются автоматически при установке процессора.

Батарея предназначена для питания часов и CMOS.

Форм факторы системных плат

Системные платы выпускаются в нескольких вариантах. Они отличаются размерами, или формфакторами. Формфактор системной платы определяет тип корпуса, в котором ее можно установить. Ниже перечислены основные формфакторы системных плат.

Устаревшие:

? Baby-AT

? полноразмерная плата AT

? LPX

Современные:

? ATX

? Micro-ATX

? Flax-ATX

? NLX

Полноразмерная системная плата АТ. Данный тип системной платы имеет большие размеры - 12 дюймов в ширину и 13,8 дюймов в длину. Это очень крупная плата, от которой в настоящее время отказались производители системных плат.

Системная плата Baby AT. Представляет собой уменьшенный вариант полноразмерной платы АТ. Миниатюризация достигнута благодаря достижениям в технологии, позволившим удалить некоторые компоненты с платы за ненадобностью.

Системная плата LPX. Системную плату LPX легко узнать по уникальным элементам дизайна, которые вы не найдете на других системных платах. Данная плата имеет слот для специальной карты; на этой специальной карте располагаются слоты для плат расширения. Системная плата LPX использовалась в ПК, выпущенных фирмами IBM, Compaq, Gateway. При работе с системными платами LPX можно столкнуться со следующими проблемами: Во-первых, из-за использования специальной карты они предоставляют меньше возможностей для расширения, поскольку располагают меньшим количеством слотов; во-вторых, может оказаться трудно найти системную плату на замену.

Системная плата АТХ (рисунок 6.2) - это «лежащая на боку» плата Baby-AT с измененным разъемом и местоположением источника питания. Конструкция АТХ физически несовместима ни с Baby-AT ни с LPX. Основные преимущества системной платы АТХ:

? Наличие встроенной двойной панели разъемов ввода-вывода.

? Спецификация АТХ содержит одноключевой разъем источника питания

? Перемещение процессора и модулей памяти.

? Более удачное расположение внутренних разъемов ввода-вывода.

? Улучшение охлаждения

Micro-ATX. Эти платы предназначены для небольших недорогих систем за счет уменьшения размеров платы. Формфактор Micro-ATX обратно совместим с АТХ. Системные платы формфакторов Micro-ATX и АТХ имеют следующие основные различия:

? уменьшенная ширина (244 мм вместо 305 мм);

? уменьшенное число разъемов;

? уменьшенный блок питания.

Несмотря на свои относительно небольшие размеры и уменьшенное количество разъемов функциональность платы Micro-ATX не снизилась - на плате интегрирована звуковая и видеосистема.

Системная плата NLX. Новая разработка, которая специально предназначена для ПК на базе процессоров Pentium II. Системные платы NLX включают в себя лучшие черты стандартов АТХ и LPX (рисунок 6.3).

Удаление системной платы

Для того чтобы удалить системную плату необходимо выполнить следующие действия.

1. Снимите кожух системного блока

2. Зарисуйте схему всех соединений (ленточных кабелей, кабелей с проводами, плат расширения и т.д.). Особое внимание следует обратить на ориентацию каждого разъема, особенно тех, которые можно подключить различными способами. Пометьте каждый элемент, подсоединенный к системной плате.

3. Обратите внимание, как системная плата прикреплена к корпусу ПК.

4. Отсоедините от системной платы все платы расширения (видеоадаптер, звуковая карта и т.п.). Для этого открутите крепежные винты на каждой плате расширения, а затем аккуратно удалите плату из слота. Если плата не выходит, то осторожно покачайте ее из стороны в сторону и попробуйте вытащить плату снова.

5. Отсоедините все кабели, подключенные к системной плате и пометьте маркером или бирками. Обратите внимание на ориентацию кабелей питания, подсоединенных к системной плате.

6. Открутите крепежные винты, удерживающие съемную боковую панель корпуса системного блока, на которой закреплена системная плата.

7. Открутите винты и снимите неметаллические крепления, удерживающие системную плату на боковой стенке корпуса.

8. Выньте из системной платы модули памяти и процессор.

Установка новой системной платы

Для того чтобы установить в ПК системную плату, выполните следующие действия.

1. Установите процессор и модули памяти на системную плату.

2. Закрепите системную плату на боковой стенке корпуса системного блока с помощью стоек и крепежных винтов. Обратите внимание на возможные изменения в расположении отверстий для крепежных винтов.

3. Установите боковую стенку в корпус системного блока и закрепите его винтами.

4. Подсоедините разъемы кабелей согласно прилагаемой документации или зарисованной вами схеме.

5. Вставьте платы расширения.

Подключив к системной плате все, что необходимо, выключите ПК и проверьте его работу. Если компьютер не запускается или появилось какое-либо сообщение об ошибке, обратитесь к инструкции, приложенным к системной плате. Проверьте еще раз правильность подсоединения всех компонентов к системной плате. Устранив проблему, вызвавшую появление ошибки, снова включите и протестируйте ПК

11. РАЗНИЦА МЕЖДУ ROM И DRAM

Все аббревиатуры в данном тексте относятся к различным типам памяти. Память в мобильных устройствах нужна для хранения самой разной информации. Например, телефонные номера, изображения, музыка - все это требует памяти. Если не принимать во внимание откровенно устаревшие технологии и новомодную экзотику, еще не дошедшую до массового рынка, то нам доступны лишь два типа памяти - RAM и ROM. В целом они схожи: Они схожи в том, что могут хранить информацию. Различия же между ними заключаются в скорости доступа и потреблении энергии.

· RAM: очень быстрая память, но потребляет много энергии;

· ROM: гораздо медленнее RAM, зато требует очень мало энергии.

Важно и то, что для сохранения собственного содержимого RAM постоянно требуется энергия. Для ROM - это совершенно необязательное условие. Другими словами, при разряде аккумуляторной батареи информация из RAM будет утеряна, а данные, хранимые в ROM, останутся невредимыми.

Как это работает?

До появления Windows Mobile 5 этот вопрос был весьма запутанным. Сейчас же, с появлением технологии постоянного хранения данных (Persistent Storage) все становится намного проще.

ROM - это место, где хранится информация. Все программы, операционная система хранятся в ROM. Ваши личные данных также хранятся в ROM. Те же самые SD и CF карты памяти, тоже представляют собой ROM. Представьте себе ROM-память наладонника, как SD-карту, которую вы не можете вынуть. Это - самое точное сравнение.

RAM - это область памяти для запуска (выполнения) программ. Когда вы включаете КПК, программы из ROM загружаются в RAM, где они и будут выполняться. Например, при прослушивании музыки, небольшой фрагмент композиции сначала загружается из ROM в RAM для воспроизведения. Затем этот фрагмент освобождает место для следующего. Когда вы читаете электронное письмо, его текст загружается из ROM в RAM и только после этого отображается на экране. Когда вы захотите прочитать следующее письмо, текст старого будет удален из RAM, а на его место будет загружен новый. Возврат к предыдущему письму потребует выгрузить текущий текст из памяти и снова обратиться к ROM за требуемыми данными.

Суммируя вышесказанное, объем RAM определяет, какое количество информации может обрабатываться на устройстве в момент времени. Объем ROM указывает, какое количество информации может храниться на устройстве.

Вы также можете представить себе принцип работы RAM и ROM в КПК с Windows Mobile на примере обычного настольного ПК. Если прибегнуть к такому сравнению, то RAM не меняет своего названия, а ROM предстает аналогом жесткого диска.

Сколько памяти нужно?

Аппаратные особенности накладывают свои, вполне естественные ограничения на объем встроенной памяти. Отклонения от этих величин происходят только в исключительных случаях. Начиная с 32 МБ возможные объемы можно получить простым удвоением: 32 МБ, 64 МБ, 128 МБ, 256 МБ и т.д.

Обычное устройство с Windows Mobile 5.0 обладает 64 МБ RAM. Но и 32 МБ можно считать вполне разумной величиной. Особенно, если в устройстве используется NOR ROM (подробнее о NOR - ниже). Можно поспорить с этим утверждением, говоря, что "памяти много не бывает". Однако повышенное потребление энергии, присущее RAM, указывает на обратное, слишком много памяти - бывает. И это причина того, почему крайне редки КПК со 128 МБ RAM. Такой объем просто неразумен из-за высокого потребления энергии, хотя и может реализовываться в КПК для требовательных пользователей.

Обычное устройство с Windows Mobile 5.0 обладает 64 МБ ROM. И в данном случае ограничение на объем лишь одно - цена. Больше ничто не является препятствием для увеличения объема ROM. Поэтому, при наличии средств, выбирайте модель с максимальным объемом ROM.

Существует множество версий Windows Mobile 5.0, как-то: Smartphone, Pocket PC, Pocket PC Phone Edition и некоторые их вариации. Локализация также вносит свою лепту (например, восточные языки требуют больше памяти). Но жестким правилом стало то, что ПО, поставляемое вместе в КПК, занимает около 32 МБ. Таким образом, если вы покупаете устройство с 64 МБ ROM, то получите примерно 32 МБ ROM для собственной информации. Покупая КПК со 128 МБ ROM, вы получите около 96 МБ свободной памяти.

Не удивляйтесь однако, что в свежекупленном наладоннике с 64 МБ ROM, вам останется 30 МБ или менее доступной памяти. Во-первых, приведенные цифры, приблизительны, а во-вторых, каждый производитель подходит к разработке устройства индивидуально, что и обуславливает расхождение это, в общем-то и все, что относится к "подводным камням". При прочих равных, устройство с 32 МБ RAM и 128 МБ ROM для меня даже более привлекательно, чем устройство с 64 RAM и 64 ROM. А еще более интересный вариант - 64 МБ RAM и 256 МБ ROM. В последнем случае, разумеется, цена будет существенно выше.

12. ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ ОПТИЧЕСКИЙ ДИСК? (СЛОИ)

предложен многослойный оптический диск. Он состоит из последовательности чередующихся слоев оптически прозрачных материалов, объединенных в группы. Каждая группа слоев включает в себя волноводный слой из материала с показателем преломления n₁. Он заключен между изолирующим слоем из материала с показателем преломления n₂ и слоем фотохромного материала с показателем преломления n₃. Показатели преломления удовлетворяют соотношениям n₂<n ₁ и |n₃-n₁|<0.001. Техническим результатом является повышение информационной емкости многослойного носителя повышением надежности его считывания.

Модели накопителей DVD поддерживали двухслойные DVD-диски емкостью 8,5 Гбайт, двухсторонние диски емкостью 9,4 Гбайт на одной стороне, а также двухслойные диски емкостью до 17 Гбайт (рис.1).

Рис. 1

DVD-диски имели те же размеры, что и CD (диаметр 120/80мм и толщину 1,2 мм), но они в два раза тоньше - 0,6 мм, поэтому их склеивали по два с укрепляющим слоем (рис. 1), чтобы общая толщина диска оставалась 1,2 мм. В последствии на укрепляющем слое стали также записывать информацию и появились двухслойные диски. Изменяя фокусировку лазерного луча можно сфокусировать его на плоскость второго (наружного слоя) и считывать информацию со второго слоя диска. Для увеличения емкости DVD-дисков стали изготавливать двусторонние двухслойные диски (рис.1). DVD - диски для цифровой видеозаписи с высокой плотностью представляют собой развитие принципов CD.

Увеличение емкости DVD-диска достигнуто изменением ряда параметров:

- обеспечением более эффективной модуляции;

- повышена эффективность кода коррекции ошибок;

- снижены издержки избыточности кодов коррекции ошибок,

- уменьшены секторы (до 2 048/2 060 байт).

- уменьшена ширина трека (до 0,74 мкм)

- уменьшен размер хранящей ячейки (до 0,4 мкм),

- увеличена область данных до 87,6 см2.

Накопители DVD позволяют считывать информацию и с обычных CD. Большинству людей было достаточно и 5 Гбайт. Тем не менее потребность в большой емкости в области вычислительной техники быстро растет, поэтому спрос на диски большей вместимости быстро появился.

Компания Philips владеет двумя важнейшими патентами на двусторонний диск (на двусторонний диск с двумя информационными слоями, которые считываются с противоположных направлений) и на процесс нанесения на него слоев. Главное различие между односторонним диском и двусторонним заключается в толщине подложки диска.

Matsushita разработала двухслойный диск, на 0,6-мм подложку которого наносится отражающий слой, а на противоположную сторону - полупрозрачный слой. Несущие слои "смотрят" один на другой через тонкий слой связывающей их смолы. Полупрозрачный сигнальный слой и тщательно соблюдаемая толщина клея являются существенными техническими требованиями при изготовлении двухслойных дисков фирмы Matsushita. Между дисками Matsushita нанесла фотополимерную смолу. При быстром вращении пары дисков слой полимера, заключенный в середине этого "бутерброда", становится одинаковым по толщине и равным 40 мкм, а затем полимер отвердевает под воздействием ультрафиолетового облучения. Коэффициент отражения от полупрозрачного слоя составляет около 30%, что примерно втрое меньше, чем у обычного отражающего слоя. От второго отражающего слоя тоже поступает около 30% излучения, поскольку лазерный луч поглощается при прохождении полупрозрачного слоя. Это приводит к тому, что отношение сигнал/шум у диска Matsushita ниже. Информационная емкость двухслойного диска достигает 4,5 Гбайт на слой, В дальнейшем планировалось увеличить емкость 9-Гбайт диска до 10 Гбайт путем повышения коэффициента отражения и увеличения мощности лазера. Даже при малом коэффициенте отражения диск не нуждается в защитном корпусе (рис. 2).

Рис. 2

У двухслойных дисков вместо отражающего слоя используется полупрозрачный. В свое время, фирмы Sony и Philips одновременно продемонстрировали свой двухслойный вариант компакт-диска мультимедиа емкостью 7,4 Гбайт. Это стало первой публичной демонстрацией двухслойного диска формата HDCD, разработанного с применением технологии фирмы ЗМ, по которой изображение и звук записываются в сжатом виде по алгоритму MPEG-2. По окончании воспроизведения с первого слоя фотосчитывающее устройство переходит на другой слой в течение 3 мс. При воспроизведении непрерывных последовательностей движущихся изображений с использованием микросхем памяти задержка незаметна. Переход с одного слоя на другой в некоторых местах приводит к нарушению непрерывности воспроизведения на несколько секунд. Это происходит из-за того, что данные сжаты по алгоритму MPEG, и при применении этих компакт-дисков для мультимедиа переход со слоя на спой длится 3 мс. Двухслойный диск имеет полуотражающий слой, отстоящий от полностью отражающего слоя на 40 мкм. Первый полуотражающий слой напыляется на подложку диска. Затем на первый слой наносится жидкая смола, отверждаемая ультрафиолетовым излучением. Второй слой после формирования отверждается также ультрафиолетовым излучением.

Несмотря на то, что для двухслойного диска фирме Matsushita могут понадобиться сложные микросхемы контроля второго слоя, так как сигнальный слой наносится в зеркально отраженном виде, оба формата - и фирмы Matsushita, и фирмы Sony - имеют примерно одинаковые возможности. Однако комбинированный диск, продемонстрированный фирмами Philips и Sony, пока обладает более совершенными характеристиками (на комбинированный диск нанесен первый несущий слой и второй слой для данных мультимедиа).

Технология оптических дисков на базе красного лазера постепенно приблизилась к своим физическим пределам. После казавшегося бесконечным потока форматов записи и скоростных рывков дальнейшее совершенствование записывающих накопителей DVD наконец стало почти невозможным. Новые поколения записывающих накопителей DVD появлялись несколько раз в год, в продаже появлялись новые, более совершенные накопители. В настоящее время DVD-технология достигла полной зрелости, естественное решение в такой ситуации - внедрить совершенно новую технологию, чтобы на порядок улучшить характеристики существующих продуктов. Проблема заключается в том, что даже на столь поздней стадии проектирования нет единого мнения о том, какой формат должен прийти на смену DVD. В цифровых оптических дисках, таких, как CD и DVD, двоичные данные представлены микроскопическими изменениями высоты поверхности диска, называемыми впадинами (pit) и площадками (land). Биты данных соответствуют переходам между приподнятыми площадками и вытравленными впадинами, которые составляют спираль, похожую на желобок грампластинки. При массовом тиражировании CD этот рисунок отпечатывается на 1,2-мм прозрачном поликарбонатном диске, на который затем наносится сверхтонкое отражающее металлическое покрытие (обычно из алюминия или золота) и этикетка. Для чтения данных луч инфракрасного лазера направляется на поликарбонатную подложку. Затем измеряются характеристики света, отраженного от зеркальной поверхности. Впадины и площадки отражают свет по-разному, и оптический датчик считывает штампованный рисунок, обнаруживая изменения в отраженном луче при лазерном сканировании желобка. Результаты измерений можно преобразовать в исходный цифровой вид.

В DVD используется аналогичный метод, но применяется красный лазер с более короткой длиной волны и более узким лучом света. В результате повышается плотность размещения дорожек, так что удается записать 4,37 Гбайт (4,7 млрд. байт) данных в одном информационном слое (в 6 раз больше, чем на 700-Мбайт CD). DVD отличается от 1,2-мм CD и структурой; диски DVD состоят из двух похожих на CD дисков половинной толщины 0,6 мм, склеенных задними поверхностями. Это не только защищает уязвимое зеркальное покрытие, скрытое в середине диска, но и позволяет получить двусторонние DVD - с данными, отпечатанными на обеих половинках диска, - их можно переворачивать, как грампластинки. На каждом 0,6-мм полу-диске можно хранить огромный объем данных - 7,95 Гбайт, если разделить его на две еще более тонкие пластины, на каждой из которой штампуются данные. После того как диск полностью собран, два массива данных можно считывать независимо друг от друга, изменяя фокусное расстояние лазера. Под слоем, расположенным ближе к оптической считывающей головке (известным как Layer 0), находится полуотражающая поверхность, через которую проходит луч от лазера, сфокусированного на более глубоком слое Layer 1.

В двухслойном диске слой Data Layer 0, расположенный ближе к лазеру, имеет полуотражающее заднее покрытие. Когда лазерный луч сфокусирован на слое Layer 0, покрытие пропускает лишь слабый, рассеянный свет к расположенному на большой глубине слою Layer 1. Но когда лазерный луч сфокусирован на слое Layer 1, основная часть света в виде когерентного луча проходит сквозь покрытие Layer 0.

Однократно записывающие оптические диски устроены аналогичным образом, но вместо штампованного рисунка данных содержат слой светочувствительного органического красителя. Изменение оптических свойств участка поверхности в результате выжигания точки красителя лазером соответствует штампованию впадины, - таким образом данные записываются на диск.

Накопители с возможностью одно- и многократной записи отличаются только типом светочувствительного материала. При прожигании DVD-R, DVD+R (форматы с однократной записью) или CD-R происходят необратимые изменения. В DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM и CD-RW (форматы с многократной записью) используется металлический слой с изменяемым фазовым состоянием (отражающее и неотражающее), которое можно менять в обоих направлениях. В табл. 1. приводится существующие стандарты технологий DVD, в табл. 2 показаны сравнительные характеристики CD, DVD, HD DVD, BLU-RAY.

Если DVD и HD DVD очень похожи, то формат Blu-ray - совсем другое дело. Впадины и площадки на диске Blu-ray (также известного как BD) слишком малы, чтобы надежно считывать их с быстровращающегося 0,6-мм слоя пластика, поэтому данные отпечатываются непосредственно на внешней поверхности диска и покрываются защитным слоем толщиной 0,1 мм. Из-за такого сочетания сверхвысокой плотности и короткого фокусного расстояния диски Blu-ray потенциально еще больше уязвимы для царапин, чем DVD. Носители Blu-ray первого поколения, которые продавались только в Азии, даже размещались в защитных картриджах, но в скором времени появились сверхпрочные защитные покрытия компании TDK, Verbatim/MKM и других. Диски DVD-Video хорошо подходили для записи кинофильмов стандартной четкости (standard-definition - SD). На одностороннем двухслойном диске можно легко разместить полнометражный художественный фильм, меню, несколько звуковых дорожек и дополнительные материалы. Но для хранения больших видеофильмов высокой четкости требуется в четыре раза больше места, чем для фильмов SD, и их нельзя было записать в 4,37-Гбайт слои данных с помощью алгоритма сжатия MPEG-2. Эту проблему решает технология изготовления накопителей большой емкости, где применяется фиолетово-синий лазер с меньшей длиной волны, благодаря чему значительно увеличивается плотность записи данных.

Лазерная головка CD, MD и DVD - сложная электронная система, подверженная естественному старению. Создание эффективных полупроводниковых лазеров позволило в конце 70-х годов прошлого века разработать новые способы сохранения больших объемов информации (аудио, видео, компьютерные данные) на дисковых носителях. Позднее к CD добавились MD и DVD. Увеличивался объем записываемой информации, появились записываемые (R) и перезаписываемые (RW) диски. Однако лазерные головки (LPU - Laser Pick-Up), уменьшаясь в габаритах, мало изменились конструктивно, сохранив почти неизменной и оптическую схему и механику - настолько все оказалось изначально удачным. Самое существенное изменение за почти четверть века - это введение второго (красного) лазера в некоторых типах DVD головок.

Применявшаяся в первых LPU однолучевая схема довольно скоро была практически полностью вытеснена трехлучевой. При этом заметно упростилось получение SERVO-сигнала управления и стабильность работы устройств, тогда как практически не изменилось формирование EFM-сигнала, иногда называемого "EYE PATTERN". Со временем в работе оптического диска начинают появляться сбои. Причин может быть много: от запыления оптики LPU до нарушения энергетики и пространственной когерентности лазерного луча вследствие деградации лазерного кристалла. Падение мощности излучения лазера в некоторой степени можно скорректировать резистором на LPU (рис. 4)

Нарушение когерентности (сильно зашумленная, искаженная "EYE PATTERN") не "лечится", и остается только замена LPU. Установка меньшего значения размаха EFM приводит к неустойчивой работе аппарата. При большей величине EFM заметно уменьшается ресурс лазера.

Для надежного считывания данных DVD потребовалось разработать значительно более прецизионные оптические лазерные головки. Кроме того, для считывания более мелких пит используется лазерный луч с меньшей длиной волны 0,635 - 0,650 мкм и увеличенной до 0,6 апертурой линзы (в CD - проигрывателях используется лазерный луч с длиной волны 0,780 мкм и оптическая система с апертурой 0,45). Это позволило сфокусировать лазерный луч на поверхности информационного слоя в пятно гораздо меньших размеров и обеспечить надежное считывание микрорельефа DVD-диска. Вследствие большей плотности записи на DVD-диске и большей чувствительности скомпрессированных сигналов звука и изображения к ошибкам и сбоям цифровых данных, в формате DVD используются более эффективные схемы модуляции цифровых данных "8 в 14" (EFM Plus) и улучшенная схема коррекции ошибок цифровых данных - RSPC (Reed Solomon Product Code). Это позволило почти на порядок повысить надежность считывания данных с DVD-диска.

Фирмы Matsushita и Sony создали оптический диск DVD-RAM с высокой плотностью записи на основе использования коротковолнового лазера синего цвета ("синий" лазер с длиной волны 0,425 мкм). Такой лазер способен создать на поверхности матрицы DVD-диска питы размером в 0,24 мкм. Это обеспечит возможность записи на DVD-диск стандартного размера 12 см до 12-15 Гбайт цифровой информации. Фирмы-изготовители уже заявили о разработке ими еще более совершенных DVD-проигрывателей - следующего, 3-его поколения. В зависимости от их вида и назначения DVD-диска различают следующие типы дисков:

- DVD-Video - для записи цифровых сигналов звука и изображения, подвергнутых процедуре сжатия цифрового потока;

- DVD-Audio - для записи высококачественного не скомпенсированного цифрового звука с параметрами дискретизации 24 бит/96 кГц или другими альтернативными цифровыми форматами звукозаписи (до настоящего времени требования к стандарту DVD - Audio окончательно не определены);

- DVD-ROM - для записи компьютерных программ и другой цифровой мультимедиа информации;

- DVD-R - диски с возможностью однократной записи информации;

- DVD-RAM (DVD-RW) - диски с возможностью многократной перезаписи данных.

По конструктивному исполнению DVD - диски на 4 различных типа. Они бывают одно- и двухслойными, при этом информация может записываться на одной или на двух сторонах диска. Диски имеют следующие обозначения (цифра в наименовании - это округленное значение емкости в Гбайтах):

- DVD-1 (Single-sided, Single-layer disc), однослойный односторонний диск емкостью 1,36 Гбайт, имеет размеры: диаметр 8 см и толщину 1,2 мм;

- DVD-2 (Single-sided, Double-layer disc), двухслойный односторонний диск емкостью 2,48 Гбайт, имеет два информационных слоя: внутренний слой, на поверхность которого наносится слой из специального полупрозрачного материала, размеры: диаметр 8 см и толщину 1,2 мм;

- DVD-3 (Double-sided, Single-layer disc), двухсторонний оптический диск с одним информационным слоем, обладает емкостью в 2,72 Гбайт. Размеры: диаметр 8 см и толщину 1,2 мм;

- DVD-4 (Double-sided, Double-layer disc), двухсторонний диск с двумя информационными слоями, обладает емкостью в 4,95 Гбайт, размеры: диаметр 8 см и толщину 1,2 мм;

- DVD-5 (Single-sided, Single-layer disc), однослойный односторонний диск емкостью 4,7 Гбайт, имеет стандартные для CD размеры: диаметр 12 см и толщину 1,2 мм;

- DVD-9 (Single-sided, Double-layer disc), двухслойный односторонний диск емкостью 8,5 Гбайт, имеет два информационных слоя: внутренний слой, на поверхность которого наносится слой из специального полупрозрачного материала, имеет стандартные для CD размеры: диаметр 12 см и толщину 1,2 мм;

- DVD-10 (Double-sided, Single-layer disc), двухсторонний оптический диск с одним информационным слоем, обладает емкостью в 9,4 Гбайт, имеет стандартные для CD размеры: диаметр 12 см и толщину 1,2 мм;

- DVD-18 (Double-sided, Double-layer disc), двухсторонний диск с двумя информационными слоями, обладает емкостью в 17 Гбайт, имеет стандартные для CD размеры: диаметр 12 см и толщину 1,2 мм.

В DVD используется файловая система микро-UDF - подмножество UDF (Universal Disk Format). Файловая система не зависит от платформы, обеспечивает эффективный файловый обмен, ориентирована на диски CD-ROM и CD-R, основана на стандарте ISO 13346. Имеется расширение UDF для поддержки перезаписываемых дисков. Комбинация UDF и ISO9660, известная как UDF Bridge, позволяет обращаться к данным дисков как из ОС, не поддерживающих UDF (например, Windows 95), так и поддерживающих UDF (Windows 98/2000/XP). Диски DVD-видео и аудио используют только файлы в системе UDF, размер файла не должен превышать 1 Гбайт. Как для компьютерных, так и для телевизионных приложений диски DVD должны иметь единую файловую систему. Видео и аудиофайлы на дисках DVD должны находиться в каталогах VIDEO_TS и AUDIO_TS, соответственно, расположенных в корневом каталоге диска.

Файловая система UDF представляет собой упорядоченный список с древовидной структурой. Основным элементом этой структуры является так называемый блок управления информацией (Information Control Block, сокращенно ICB). В соответствии со стандартом ЕСМА-167, каждая записанная на диск копия файла, должна быть описана в элементе ICB. Файлы и структуры данных файловой системы записываются на диск в виде непрерывных последовательностей блоков. Такая непрерывная последователъность блоков, содержащая некоторую единицу информации (файл или структуру данных), называется экстентом. Размер экстента и его местоположение на диске описывается при помощи дескриптора экстента (Extent Descriptor), который имеет строго определенный формат. Назначение дескриптора некоторой области данных тома описывается с помощью тэга дескриптора. Первичный дескриптор тома (PVD) идентифицирует том и определяет ряд его атрибутов. Структура дескриптора экстента, тэга заимствована из спецификации ЕСМА-167 без дополнений. Имена файлов могут содержать до 255 символов и могут содержать буквы верхнего и нижнего регистров.

EVD (Enhanced Versatile Disc - усовершенствованный универсальный диск). Результат попытки китайских специалистов создать как для внутреннего, так и внешнего рынка формат на базе красного лазера, аналогичный DVD. Пользуется поддержкой Beijing E-World Technology, консорциума крупнейших производителей бытовой электроники Китая.

FVD (Forward Versatile Disc - передовой универсальный диск). Благодаря сочетанию увеличенной на 15% плотности данных, алгоритму шифрования AES и кодеку Microsoft Windows Media 9, эта разновидность DVD пригодна для записи контента высокой четкости (HD) с использованием красного лазера. В поддержку формата выступает AOSRA (Advanced Optical Storage Research Alliance), консорциум тайваньских изготовителей оптических накопителей и дисков.

Недавно появилось сообщение о создании так называемых трехмерных оптических дисков. Под трехмерностью понимается наличие множества слоев, хранящих информацию. Принцип считывания этих устройств существенно отличается от традиционных. Здесь лазерный луч в радиальном направлении с торцевой (цилиндрической) стороны диска просвечивает один из информационных слоев носителя и вызывает люменесцентное свечение участков, модулированное записанной информацией. Свечение проходит через прозрачные слои носителя (в том числе и другие, несущие информацию) и улавливается фотоприемной считывающей головкой со стороны плоской поверхности диска. Выбор считываемого слоя осуществляется перемещением лазера вдоль оси вращения. Технологичность производства дисков и накопителей сулит невиданно выгодное сочетание емкости и цены при скорости считывания и времени доступа, не уступающих жестким дискам. Прорабатывается и технология индивидуальной записи на эти носители.

13. КАКИЕ УСТРОЙСТВА СВЯЗИ ВАМ ИЗВЕСНЫ?

Устройства связи предназначены для связи компьютеров между собой. Связь компьютеров между собой называется компьютерной сетью и служит для передачи информации.

По масштабу сети могут быть локальными и глобальными. Локальные (LAN, Local Area Network, локальная вычислительная сеть, ЛВС) -- это сети, покрывающие территорию здания или предприятия, глобальные (WAN, Wide Area Network) -- территории государства или группы государств, например всемирная сеть Internet.

Для связи в локальной сети используется кабельное соединение, то есть компьютеры непосредственно соединены между собой медными или оптическими кабелями. Для организации связи кроме кабеля необходимо также оборудование, расположенное как непосредственно в компьютере, так и отдельно в некоторых местах сети. Такое оборудование называют сетевым оборудованием.

К сетевому оборудованию относятся сетевые карты, устанавливаемые в компьютер для подключения кабелей и преобразования сигнала, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы для организации сетевого взаимодействия, репитеры и усилители для усиления сигнала в кабелях (например, для передачи его на большие расстояния), радиоустройства для организации беспроводного взаимодействия участков локальной сети и многое другое.

Для доступа отдельных компьютеров в глобальные сети используется как обычное сетевое оборудование, так и специальное, например модемы для передачи информации через кабельные или эфирные сети общего пользования, например через обычную телефонную сеть. Модемы с одной стороны накладывают (модулируют) информационный сигнал на сигнал в телефонной сети, а с другой стороны вычленяют (демодулируют) информацию из множества других сигналов.

Средством связи также является телефон, факс, модемы ADSL, и WIFI.

14. ПОНЯТИЕ ЗВУКОВОЙ КАРТЫ

Звуковая карта (звуковая плата), устройство для ввода и вывода звука в компьютере. Используется для записи и воспроизведения различных звуковых сигналов: речи, музыки, шумовых эффектов. Любая современная звуковая карта может использовать несколько способов воспроизведения звука. Одним из простейших является преобразование ранее оцифрованного (с помощью аналого-цифрового преобразователя) сигнала снова в аналоговый (с помощью цифроаналогового преобразователя). Аналого-цифровой преобразователь замеряет аналоговый сигнал через очень короткие промежутки времени (этот процесс называется квантованием) и результат каждого замера преобразует в соответствующее числовое значение (этот процесс называется оцифровкой). Глубина оцифровки сигнала, напр. 8 бит или 16 бит (что даёт возможность получить 2 в 16-й степени, равное 65 536 уровням квантования), определяет качество записи и, соответственно, воспроизведения. 8-разрядное преобразование обеспечивает качество звучания кассетного магнитофона, а 16-разрядное - качество компакт-диска. При помощи звуковой карты можно вводить звук в компьютер с таких внешних источников звука, как микрофон или линейный выход магнитофона, радиоприёмника, музыкального центра, встроенного в компьютер CD--дисковода. Воспроизведение звука может осуществляться через встроенный динамик компьютера либо через подключаемые к звуковой карте наушники или звуковые колонки.

15. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АКУСТИКИ

Зная основные характеристики акустических систем гораздо проще подобрать необходимое звуковое оборудование или сформировать звуковой комплект превосходного качества.

К одному из основных параметров, по которым характеризуют акустические системы можно отнести эффективный рабочий диапазон частот. Таким диапазоном считается диапазон частот, в пределах которого не ниже заданной единицы находится уровень звукового давления.

Крайне важной характеристикой для акустических систем является неравномерность амплитудно-частотной характеристики или АЧХ. Этот параметр указывает стeпень равномерности по амплитуде во время воспроизведения звукового сигнала. Идеальной АЧХ считается прямая линия, но в реальности у этой характеристики может быть большое количество провалов и пиков, которые можно оправдать не идеальным состоянием остальных компонентов системы. Неравномерность АЧХ обычно характеризуется соотношением величин максимального и минимального звукового давления и выражается в децибелах (Дб).

Самые качественные акустические системы Hi-Fi с диапазоном в 100-8000 Гц имеют неравномерность АЧХ около 2 децибел. В случаях, когда неравномерность достигает диапазона от 10-ти до15-ти дБ и более, можно говорить о том, что звучание подобной акустической системы с большой натяжкой будет напоминать реальный звук. Неравномерность АЧХ на краях рабочего диапазона всегда больше, чем в его середине. При малом значении неравномерности АЧХ в диапазоне от 100 до 8000 Гц вовсе не означает, что акустическая система очень хороша.

Параметр характеристики направленности способствует объективной оценке уровня звукового давления, который зависит от угла поворота акустической системы вокруг собственной рабочей оси. Эта характеристика представляется обычно в виде диаграммы направленности. Такой подход позволяет выбирать направление акустической системы, позволяющее осуществлять более эффективное озвучивание.

Чувствительностью называют уровень звукового давления, развивающийся громкоговорителем на расстоянии один метр от акустической системы при подаче на систему электро сигнала с частотой в 1000 Гц и с мощностью в 1 Вт. Измеряют чувствительность в дБ из расчёта1Вт/1м. Чем выше уровень чувствительности акустической системы, тем громче она способна звучать при аналогичном уровне подводимой мощности. От чувствительности зависит весь динамический диапазон акустической системы и ее способность воспроизводить звуки с разной громкостью.

Коэффициент нелинейных искажений определяет степень искажения от исходного сигнала из-за появления дополнительных спектральных составляющих. Влиять на этот параметр может длина, материал, фильтры, наводки, динамики в акустической системе, сечение проводов от усилителя к акустической системе и другие элементы. Поскольку акустическая система способна вносить максимальные искажения до 10% и выше в звуковой тракт, качество звука находится в зависимости от самой акустической системы, а не от усилителя мощности.

К важным характеристикам акустических систем также стоит отнести мощность и сопротивление, которые являются одними из самых важных параметров для системы.

16. ЧТО ТАКОЕ СЕРВЕР? ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ

Сервером называется компьютер, выделенный из группы персональных компьютеров (или рабочих станций) для выполнения какой-либо сервисной задачи без непосредственного участия человека. Сервер и рабочая станция могут иметь одинаковую аппаратную конфигурацию, так как различаются лишь по участию в своей работе человека за консолью.

Некоторые сервисные задачи могут выполняться на рабочей станции параллельно с работой пользователя. Такую рабочую станцию условно называют невыделенным сервером.

Консоль (обычно -- монитор/клавиатура/мышь) и участие человека необходимы серверам только на стадии первичной настройки, при аппаратно-техническом обслуживании и управлении в нештатных ситуациях (штатно, большинство серверов управляются удалённо). Для нештатных ситуаций серверы обычно обеспечиваются одним консольным комплектом на группу серверов (с коммутатором, например KVM-переключателем, или без такового).

Специализация серверного оборудования идёт несколькими путями, выбор того, в каком направлении идти, каждый производитель определяет для себя сам. Большинство специализаций удорожают оборудование.

Серверное оборудование зачастую предназначено для обеспечения работы сервисов в режиме 24/7, поэтому часто комплектуется дублирующими элементами, позволяющими обеспечить «пять девяток» (99,999 %; время недоступности сервера или простой системы составляет менее 6 минут в год). Для этого конструкторами при создании серверов создаются специальные решения, отличные от создания обычных компьютеров:

· память обеспечивает повышенную устойчивость к сбоям. Например для i386-совместимых серверов, модули оперативной памяти и КЭШа имеет усиленную технологию коррекции ошибок (англ. Error Checking and Correction, ECC). На некоторых других платформах, например SPARC (Sun Microsystems), коррекцию ошибок имеет вся память. Для собственных мэйнфреймов IBM разработала специальную технологию Chipkill™.

...